(57)【要約】使い捨て下着を製造するための製造システムおよび方法に関し、当該下着の当該下着の外縁が超音波ホーンを用いてボンディングされる。個々の下着に空白部分が形成されるとき、空白部分の対向する端部の外縁がシーム部を形成する。端部が封着されるとき、シーム部が形成される。後に、個々の下着はそのシーム部に沿って分離される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエブをボンディングするボンディングシステムであって、
第１のアンビルおよび対応する第１の超音波ホーンと、
第２のアンビルおよび対応する第２の超音波ホーンと、を含み、
前記第１のアンビルおよび前記第２のアンビルのそれぞれは、所定の外形を有するアンビル挿入部を含み、前記第１のアンビルおよび前記第２のアンビルは、一直線上で機械加工方向に沿って横方向に離隔していることを特徴とするボンディングシステム。
【請求項２】
ウエブ速度変更装置をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アンビルの外形は、離隔した一対のシール面を含み、前記一対のシール面の間に凹部を有していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
対応する第１の超音波ホーンを有する第１のアンビルを提供するステップであって、前記第１のアンビルおよび前記第１の超音波ホーンは第１のギャップを介して離隔する、ステップと、
対応する第２の超音波ホーンを有する第２のアンビルを提供するステップであって、前記第２のアンビルおよび前記第２の超音波ホーンは第２のギャップを介して離隔し、前記第１のアンビルおよび前記第１の超音波ホーンは、前記第２のアンビルおよび前記第２の超音波ホーンから一直線上にあるとともに所定の距離で離隔している、ステップと、
前記ウエブを前記第１のギャップおよび前記第２のギャップを通して加工方向に移動させるステップと、
前記ウエブの各部分をボンディングするように、それぞれのアンビルと協働して、前記第１の超音波ホーンと前記第２の超音波ホーンを介して振動エネルギーを前記ウエブに付加するステップであって、前記部分は所定の距離で離隔する、ステップと、
を含む、ウエブのボンディング方法。
【請求項５】
前記第１の超音波ホーンと前記第２の超音波ホーンとの間の前記所定の距離を変更するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ウエブ速度変更装置を提供するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のアンビルおよび前記第２のアンビルのそれぞれにアンビル挿入部を提供するステップをさらに含み、前記アンビル挿入部は、離隔した一対のシール面を含み、前記一対のシール面の間に凹部を有していることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年９月１５日に出願された同時係属中の米国特許仮出願６２／３９５，１５２号の利益を請求する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は使い捨て衛生用品に関し、より具体的には、幼児用おむつ、大人用おむつ、使い捨て下着、失禁用品、生理用ナプキンなどの使い捨て衛生用品の処理方法および装置に関する。さらに具体的には、本発明は、使い捨ておむつのウエブまたはウエブ部分を制御および配置し、それらをボンディング（溶着）することに関する。多様な材料および構造により所望の成果物を製造する、様々なタイプの自動製造装置が開発されている。
【０００３】
ここに開示される本発明は、製造ライン上を移動する要素を制御する方法に関し、具体的には、複数のウエブをボンディングするボンディングシステムに関する。ここでの説明はおむつ製造に関するが、本方法は他の応用に容易に適合可能である。ここでの説明はおむつのボンディング部分に関するが、本方法は、他の製品、他の使い捨て製品、他のタイプのおむつ、および、おむつの他の部分に容易に適合可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は使い捨て下着の製造システムおよび方法に関し、当該下着の外縁が超音波ホーンを用いてボンディングされる。個々の下着に空白部分が形成されるとき、空白部分の対向する端部の外縁がシーム（継ぎ目）部を形成する。端部が封着されるとき、シーム部が形成される。後に、個々の下着はそのシーム部に沿って分離される。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は本発明に従ったシステムの概略図である。
【図２】図２はボンディング部の間の距離を変更するための構成部品の動作を示した、図１と同様の図である。
【図３】図３は本システムに使用するアンビル挿入部の拡大図である。
【図３Ａ】図３Ａは図３に図示されたアンビル挿入部の拡大透視図である。
【図４】図４は図３に図示されたアンビル挿入部の正面図である。
【図４Ａ】図４Ａは図４の拡大図であり、ボンディングパターンを示している。
【図４Ｂ】図４Ｂは、４Ｂ−４Ｂ線に沿った図４Ａのアンビル挿入部の断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは図４Ａの拡大図である。
【図５】図５は間隙を介したボンディング部を備えたウエブを示した上面図である。
【図６】図６は非ボンディング速度で動くウエブを示した、図１と同様の概略図である。
【図６Ａ】図６Ａは折り畳んだウエブの正面および後面を示した、図６と同様の図面である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、アンビルに隣接した後面と、ホーンに隣接した正面を示した、図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線に沿った断面図である。
【図７】図７はウエブをボンディング速度に低速化するためのアキュームローラの動きを示した、図６と同様の概略図である。
【図８】図８は、ボンディング後、ウエブの速度を上昇させるためのアキュームローラの動きを示した、図６および７と同様の概略図である。
【図９】図９は図６に図示されるように動くウエブの上面図である。
【図１０】図１０は図７に図示されるように動くウエブの上面図である。
【図１１】図１１は様々なウエブ速度のグラフ表現である。
【図１２】図１２は３つのアンビルと３つの超音波ホーンを示した図１と同様の図面である。
【図１３】図１３はボンディング部の間の距離を変更するための構成部品の動作を示した、図１２と同様の図である。
【図１４】図１４は対となったアンビルおよび超音波ホーンを示した上面図である。
【図１５】図１５はボンディング部の間の距離を変更するための構成部品の動作を示した、図１４と同様の図である。
【図１６】図１６は連続アキュムレータを示した、図１、６および７と同様の図面である。
【図１７】図１７は連続アキュムレータの別の代替的配列を示した、図１、６、７および１６と同様の図面である。
【図１８】図１８は連続アキュムレータの別の代替的配列を示した、図１、６、７、１６および１７と同様の図面である。
【図１９】図１９は連続アキュムレータの別の代替的配列を示した、図１、６、７、１６、１７および１８と同様の図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本明細書での開示は、詳細に記述されているとともに、当業者が本発明を実施可能な程度に正確に記述されているものの、ここに開示される物理的実施形態は、別の特有の構造で具現化されうる発明の好例を挙げているに過ぎない。好適な実施形態が説明されているが、本発明から逸脱することなくその詳細が変更されてもよい。
【０００７】
図１および図２を参照すると、ボンディングシステム１０が開示されており、ボンディング（溶着）の位置精度およびボンディング品質が従来技術よりも向上している。図のように、システム１０は、複数のウエブ１２、または正面１２Ａおよび後面１２Ｂを有する折り畳んだウエブ１２をボンディングする超音波ボンダーを含んでいる。システム１０は、第１のアンビル１４Ａ、第２のアンビル１４Ｂ、第１の超音波ホーン１６Ａ、および、第２の超音波ホーン１６Ｂを含んでいる。アンビル１４Ａ，１４Ｂには、それぞれ所定の外形（プロファイル）を有するアンビル挿入部１８が備えられている。第１および第２のアンビル１４Ａ，１４Ｂは、一直線上で（機械）加工方向に沿って横方向に離隔している。
【０００８】
システム１０は、ウエブ１２が第１のアンビル１４Ａと第１の超音波ホーン１６Ａとの間の第１のギャップを通過し、次に第２のアンビル１４Ｂと第２の超音波ホーン１６Ｂとの間の第２のギャップを通過するように、ウエブ１２を運搬する運搬手段を含んでいる。第１および第２の超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂは、振動エネルギーをウエブ１２に同時に付加し、各アンビル１４Ａ，１４Ｂと協働して、個々の完成品の端部２０となるウエブ１２の各部分をボンディングする（図示せず）。前述のとおり、第１のアンビル１４Ａおよび第１の超音波ホーン１６Ａは、第２のアンビル１４Ｂおよび第２の超音波ホーン１６Ｂから一直線上に提供され、ボンディング部２２間の距離と一致する所定の距離ｄ１で間隙を介されている。距離ｄ１は個々の完成品の長さと一致するため、所定の距離ｄ１は様々なサイズの物品を収容するように変更されてもよい。すなわち、個々の物品の長さは、第１の超音波ホーン１６Ａまたは第２の超音波ホーン１６Ｂの位置を、別の音波ホーン１６Ａおよび超音波ホーン１６Ｂに対して調節することによって変更されてもよい。さらに、システム１０は、選択されたアンビル１４Ａ，１４Ｂおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂの別のアンビル１４Ａ，１４Ｂおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂに対する直線往復用の装置であるとともに、矢印Ａの方向に移動し（図２）、それによって、選択されたアンビル１４Ａ，１４Ｂおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂと、隣接するアンビル１４Ａ，１４Ｂおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂとの間の距離ｄ１，ｄ２を変更するための装置を含んでいる。好適には、選択されたアンビル１４Ａ，１４Ｂおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂは、下部構造（図示せず）に摺動可能に取り付けられ、その動きには当業者が理解可能な手動またはコンピュータによる制御がなされる。ボンディング位置の距離ｄ１，ｄ２の間隔は、第１または第２の超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂの位置を変更することによって変更してもよいため、本システムは様々なサイズの個々の物品を容易に製造することができる。図２は第２の超音波ホーン１６Ｂの動きを図示しているが、特定の応用の必要に応じて、第１の超音波ホーン１６Ａの位置も含めて、あるいは当該位置の代わりに変更されてもよい。
【０００９】
図６から図１１を参照すると、本システム１０は、ウエブ１２の移動速度を上昇および下降する速度変更装置をさらに備えていることが分かる。好適には、速度変更装置は、第１のアキュムレータローラ３０Ａを有する第１のウエブフェスツーン（花綱状、ｆｅｓｔｏｏｎ）アキュムレータ２４Ａと、第２のアキュムレータローラ３０Ｂを有する第２のウエブフェスツーンアキュムレータ２４Ｂを含んでいる。第１のウエブフェスツーンアキュムレータ２４Ａは、上流側から流れてくるウエブ１２を受け、当該ウエブを超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂに向かって解放し、一方で第２のウエブフェスツーンアキュムレータ２４Ｂは超音波ホーン１６Ａ、１６Ｂからのウエブ１２を受け、当該ウエブ１２を下流に向かって移動させる。速度変更装置は、第１のアキュムレータローラ３０Ａおよび第２のアキュムレータローラ３０Ｂを同時に、直線方向に駆動して、それによって受容されるウエブ１２の速度Ｖ１を変更する手段をさらに含んでいる。図７に示されているように、第１のアキュムレータローラ３０Ａおよび第２のアキュムレータローラ３０Ｂが矢印Ｂの方向に移動するとき、ボンディング工程中のウエブ１２が適切なボンディングを行うだけの滞在時間を確保するように、上流側からのウエブ１２の速度Ｖ１はより低速の第２の速度Ｖ２へと移行する。より低速の速度Ｖ２の間、装置１０が２つのボンディング部２２を同時に形成するように、アンビルロール１４Ａ，１４Ｂが同期することが好ましい。ウエブ１２がボンディングされると、アキュムレータローラ３０Ａ，３０Ｂは矢印Ｃの方向に移動し（図８）、ウエブ１２が速度Ｖ３で移動し、最終的には第１の速度Ｖ１で下流方向に第２のウエブファスツーンアキュムレータ２４Ｂによって輸送される。
【００１０】
超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂと共に使用されるアンビル１４Ａ，１４Ｂの表面は、図３から図４Ｃにあるように、アンビル挿入部１８を含むことが好ましい。アンビル挿入部１８はシール面、エンボス面、またはそれらの組合せを含んでもよい。これらの図に描かれているアンビル挿入部１８は、間隙を介した一対のシール面２６を含み、当該一対のシール面２６の間に凹部２８を有している。当該シール面２６は、その表面に、連続する傾斜した長方形パターン、すなわち歯部３２を備えている。長方形パターン３２の傾斜配向が、幅方向の後縁および前縁の両方の被覆を提供している。この構成により、摩耗したホーン１６Ａ、１６Ｂのリグラインドの必要性を大幅に低減するように、アンビル１４Ａ，１４Ｂと接触するホーン１６Ａ，１６Ｂの均等な摩耗を可能とする。さらに、アンビル１４Ａ，１４Ｂおよび挿入部１８は個別に製造されてもよく、より少ない材料で済むため、アンビル１４Ａ，１４Ｂに関連するコストが低減される。加えて、交換が必要なとき、ユーザは、アンビル１４Ａ，１４Ｂ全体ではなく、スペアの挿入部１８のみを要することから、アンビル１４Ａ，１４Ｂのメンテナンスはより容易でより安価である。一般的なアンビルで製造された一般的なボンディングパターン（図示せず）は傾斜しておらず、単なる連続する平行な長方形であることもままある（図示せず）。使用時、これらの一般的なボンディングパターンは、ホーン１６Ａ，１６Ｂの表面に摩耗溝を発生させ、ホーン１６Ａ，１６Ｂのメンテナンスのためのダウンタイムの原因となる。図４、４Ａ、４Ｂおよび４Ｃに開示されるパターン３２は、ホーン１６Ａ，１６Ｂのメンテナンスのためのダウンタイムを低減する。特に図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、長方形、すなわち歯部３２の傾斜した構成が、対応する超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂを均等に摩耗させるであろうボンディングパターンを創出しているのが見て取れよう。図のように、隣接する歯部３２の端部３４は、製造を容易にするために互いに平行している。さらに、歯部３２は、加工方向に対して所定の角度Ｆで角度が付けられており（図４Ａ）、当該角度Ｆは、手前の歯部３２との間に存在するギャップＧ（図４Ｃ）を満たすために、次の歯部３２を提供している。図４Ｃはこの特徴をより詳細に図示している。歯部３２の列の間のギャップ幅や、歯部３２の間のギャップ幅などの形状に応じて、所定の角度Ｆが、均等な摩耗という目的を達成するために、超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂの完全被覆を提供してもよい。歯部３２に角度をつけることにより、超音波ホーン１６Ａ、１６Ｂのより均等な摩耗が実現される一方で、歯部３２の構造的信頼性が角度Ｆによって向上しうる。歯部３２の構造的完全性は、歯部３２の間に多様な半径を使用して向上されてもよい（例えば図４Ｂ）。各歯部が片側に小半径Ｒ２を有し、反対側に大半径Ｒ１を有する、というように、歯部３２の間の半径を変更することにより、個々の歯部３２が構造的により堅固となり、歯部３２の破損の機会が大幅に低減する。これらの図のアンビル挿入部１８は、隣接する物品の端部２０を同時にボンディングするのに使用されてもよく、その一方で、後の切断工程のための封着端部の間の境界を確保する。
【００１１】
図１２から図１５を参照すると、本発明に従ったボンディングシステム１０は、第１のアンビル１４Ａ、第２のアンビル１４Ｂ、第３のアンビル１４Ｃ、第１の超音波ホーン１６Ａ、第２の超音波ホーン１６Ｂ、および第３の超音波ホーン１６Ｃを含んでもよい。アンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃには、前述のように、所定の外形を有するアンビル挿入部１８が備わっていてもよい。アンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは一直線上で機械加工方向に沿って横方向に離隔している。先の実施形態のように、超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、振動エネルギーをウエブ１２に同時に付加し、アンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃのそれぞれと協働して、個々の完成品の端部２０となるウエブ１２の各部分をボンディングする（図示せず）。前述のように、第１のアンビル１４Ａおよび第１の超音波ホーン１６Ａは、第２のアンビル１４Ｂおよび第２の超音波ホーン１６Ｂから一直線上に提供され、第３のアンビル１４Ｃおよび第３の超音波ホーン１６Ｃは、第２のアンビル１４Ｂおよび第２の超音波ホーン１６Ｂから一直線上に提供されている。アンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび対応する超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、ボンディング部２２間の距離と一致する所定の距離ｄ３で離隔している。距離ｄ３は個々の完成品の長さと一致するため、所定の距離ｄ３は様々なサイズの物品を収容するように変更されてもよい。すなわち、個々の物品の長さは、第１、第２又は第３の超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの位置を、別の音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃに対して調節することによって変更されてもよい。さらに、システム１０は、選択されたアンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの別のアンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃに対する直線往復用の装置であるとともに、矢印Ｄの方向に移動し（図１３）、それによって、選択されたアンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃと、隣接するアンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの間の距離ｄ３，ｄ４を変更するための装置を含んでいる。前述のように、好適には、選択されたアンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、下部構造（図示せず）に摺動可能に取り付けられ、その動きには当業者が理解可能な手動またはコンピュータによる制御がなされる。ボンディング位置の距離ｄ３，ｄ４の間隔は、第１、第２および第３の超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの位置を変更することによって変更されてもよいため、本システムは様々なサイズの個々の物品を容易に製造することができる。図１２，１３は、第１および第３の超音波ホーン１６Ａ，１６Ｃの動きを示しているが、特定の応用の必要に応じて、第２の超音波ホーン１６Ｂの位置も含めて、あるいは当該位置の代わりに変更してもよい。さらに、ボンディングシステム１０は、固定および可動式の超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの任意の組合せを含んでもよいが、それらに限定されない。非限定的な例は以下の通りである。２つの可動式超音波ホーンを伴った１つの固定式超音波ホーン；２つの固定式超音波ホーンおよび１つの可動式超音波ホーン；３つの固定式超音波ホーン；および、３つの可動式超音波ホーン。
【００１２】
図１４および図１５は、アンビルおよび超音波ホーンの別の構成を図示している。先の図面では単体のアンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが示されていたのに対し、これらの図面では、一対のアンビル１１４Ａ，１１４Ｂが示されている。さらに、一対の超音波ホーン１１６Ａ，１１６Ｂが、一対のアンビル１１４Ａ，１１４Ｂに対応して協働している。
【００１３】
図１６および図１７は、前述のウエブフェスツーンアキュムレータ２４Ａ，２４Ｂとアキュムレータローラ３０Ａ，３０Ｂの構成に対する別の構成を図示しており、垂直方向の連続アキュムレータ１４０を示している。図のように、連続アキュムレータ１４０は任意の数のロールアセンブリ１３０を含んでもよい。図面には特定の数および構成によるアセンブリ１３０が示されているが、本発明から逸脱せずに、任意の数および構成のロールアセンブリ１３０が想定されてもよいことは理解されるべきである。さらに、具体的には示されていないが、図１６および図１７の連続アキュムレータ１４０は先の図で説明および図示されたアンビル１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃおよび超音波ホーン１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃのいずれかを伴って使用されてもよいことは理解されるべきである。
【００１４】
図１８および図１９は、図１６および１７の構成と同様の別の構成を図示しているが、水平方向の連続アキュムレータ１４０Ａを示している。図のように、連続アキュムレータ１４０Ａは任意の数のロールアセンブリ１３０を含んでもよい。図面には特定の数および構成によるアセンブリ１３０が示されているが、本発明から逸脱することなく、任意の数および構成のロールアセンブリ１３０が想定されてもよいことは理解されるべきである。さらに、具体的には示されていないが、図１８および図１９の連続アキュムレータ１４０Ａは、先の図で説明および図示されたアンビル１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃおよび超音波ホーン１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃのいずれかを伴って使用されてもよいことは理解されるべきである。
【００１５】
上述は本発明の原則の実例を挙げているにすぎない。さらに、当業者は数々の修正および変更を容易に想到するであろうことから、ここに提示、説明されている構造および工程そのものに本発明を限定することは求められていない。好適な実施形態が説明されてきたが、本発明から逸脱せずにその詳細が変更されてもよい。本発明は請求項によって定められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４−４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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